PC-based運動控制解決方案應用於製藥業貼標機
總部位於德國伊爾斯霍芬的 Bausch+Ströbel 公司 50 多年來一直致力於為製藥以及相關產業開發包裝和生產系統。公司的目標是為客戶提供高效經濟的技術解決方案，幫助他們應對現代市場的挑戰。針對各種藥品容器的新型 ESA1025 貼標機準確地展示透過倍福PC-based中央運動控制器來實現這一目標。
Bausch+Ströbel 灌裝和包裝生產線在全球範圍內用於在注射器、小瓶、卡式瓶和安瓿瓶中灌裝高品質的液體和粉末藥品。應用範圍從清潔到消毒，再到貼標和注射器組裝。例如，ME8081 料盒單元能夠高效、精確地存儲小瓶和其它必需品，説明優化產品生產流程。該設備通常位於灌裝和包裝線的末端，尤其適用於具有高產能和高可靠性的高性能系列，也可以結合檢測設備或物體印刷。
模組化標籤剝離機配備伺服驅動技術
卷裝自黏標籤用在西林瓶以及類似的藥品容器。為了確保能夠特別快速、準確地進行貼標，並提高過程可靠性，Bausch+Ströbel 最近為 ESA1025 貼標機配備全新的模組化標籤剝離機。由此可以帶來多方面的好處，包括高精度和高柔性貼標，無需工具即可快速切換到其它物體和標籤紙規格，以及透過倍福的伺服驅動技術提高印刷品質。同時，整個電氣系統和控制元件都整合到設備中以節省空間，因此系統結構非常緊湊。
僅過程的高複雜性就對控制技術提出高要求：
- 系統中的物體輸送：小瓶透過進料螺杆輸送，螺杆在系統運行期間在主星輪上嚙合和分離，品質慣性會降低系統速度。主星輪星距（比例）會根據物體的大小變化，它在進料螺杆和電子凸輪開關耦合時相關聯。出料輪與主星輪機械耦合，本身沒有驅動裝置。
- 累積：以標籤剝離機的恒定速度運行，需要良好的同步性避免標籤起皺。
- 貼標：標籤剝離機按一個週期運行，即每 75 毫秒全速重啟無齒輪進料捲筒標籤。捲筒標籤的進料停止訊號由一個可以檢測各個標籤之間間隙的感測器發出。一個專用邏輯確保即使在沒有標籤的情況下也能正確定位（缺少觸發器）。用於標籤帶進料的伺服驅動器產生視覺控制和印刷系統所需的高精度觸發訊號。
- 選項：必要時可以額外整合一個驅動器，以分離印刷過程和貼標過程，達到標籤捲筒連續運行。還可以透過由電子齒輪與主星相連的卷制系統實現全方位視覺檢測，確保物體在任何設備速度下都能以相同角度持續旋轉。
Bausch+Ströbel 公司軟體發展/標準化部門程式師 Gerald Kreft 介紹了對輸送藥品容器很重要的特殊功能：「ESA1025 貼標機還可以處理瓶身很薄（如西林瓶）和/或易碎（如帶易碎環的安瓿瓶）的物體。此外，還必須確保貼標物件在外觀上無任何損壞（例如在壓印方面）。因此，必須盡可能地進行『無壓力』輸送。」標籤材料必須緊跟當前發展趨勢，即從紙質基材轉向壁厚最薄的塑膠基材，Gerald Kreft 繼續說道：「與紙質標籤基材相比，塑膠標籤基材更不穩定，即更容易被拉伸變形。因此高速加工過程變得更加困難。但有了我們的新型標籤剝離機，可以透過一台獨立的伺服驅動器分離印刷與貼標過程，讓我們即便採用的是塑膠基材，也能夠速和準確地進行印刷定位。」
中央控制架構的優勢
在 ESA1025 的上一代版本中，用於標籤剝離機的伺服馬達和用於直通輸送的伺服馬達分別由單獨的伺服驅動器進行控制。Gerald Kreft 在解釋PC-based中央運動控制器所帶來的優化潛力時說道：「單獨控制代表必須建立、管理和維護多個通訊路徑。此外，還必須分別處理和記錄多個軟體專案。我們能夠通過將所有的伺服軸整合到一個中央 TwinCAT 控制器中並實現更高水準的標準化降低總體成本。此外，由於倍福PC-based控制系統採用整合式控制櫃，因此能夠充分利用有限的安裝空間。」
ESA1025 的突出之處在於它配備了速度超快的標籤剝離機，每小時最多能夠剝離 48,000 個標籤。Gerald Kreft 指出：「實際能夠達到的最大輸送量取決於被加工的材料，如西林瓶尺寸和標籤長度；但新型剝離機能減少對標籤材料的依賴。將所有的伺服驅動器整合到一個中央運動控制器中是實現目標的關鍵，而且如前所述，還能大幅減少佔用的空間。」它的另一個優勢是無論是軟體還是硬體，都採用模組化設計。這表示貼標系統可以很容易地安裝在其它類型的設備上使用。這也代表客戶可以在需要時，像是在將物體輸送至下游設備時，可輕鬆整合專用解決方案的更多驅動器。
中央運動控制系統的核心是一台搭載 8 核處理器並安裝有 TwinCAT 軟體的倍福 CX2062 嵌入式控制器以及 AX8000 多軸伺服系統。後者採用模組化設計，由 1 個 AX8620 電源模組和 3 個 AX8206 雙軸模組組成，用於控制 AM8000 系列的 OCT 伺服馬達。所使用的PC-based控制系統由各種 EtherCAT 端子模組和操作單元構成，包括一台 CP3918 多點觸控控制台和 C6930 控制櫃式工業 PC，它們透過單電纜解決方案 CP-Link 4 連接。